Внутреннее строение

Земля, как и другиепланеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдыхсиликатныхоболочек (коры, крайне вязкоймантии), иметаллическогоядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя – твёрдая.

Внутренняя теплота планеты, скорее всего, обеспечивается радиоактивным распадомизотоповкалия-40,урана-238итория-232. У всех трёх элементовпериод полураспадасоставляет более миллиарда лет. В центре планеты, температура, возможно, поднимается до 7 000 К, а давление может достигать 360 ГПа. Часть тепловой энергии ядра передаётся к земной коре. Земная кора – это верхняя часть твёрдой земли. Бывает два типа коры – континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол,гранитныйибазальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породамиосновного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга.Кинематикуэтих движений описываеттектоника плит.

Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из двух слоёв: литосферы, включающей земную кору, и затвердевшей верхней частимантии. Под Литосферой располагаетсяастеносфера, составляющая внутреннюю часть мантии. Астеносфера ведёт себя как перегретая и чрезвычайно вязкая жидкость.

Литосфера разбита на тектонические плиты, и как бы плавает по астеносфере. Плиты представляют собой жёсткие сегменты, которые двигаются относительно друг друга. Существует три типа их взаимного перемещения:конвергенция,дивергенцияи сдвиговые перемещения по трансформнымразломам. На разломах между тектоническими плитами могут происходитьземлетрясения,вулканическаяактивность,горообразование, образование океанских впадин.

Список крупнейших тектонических плит с размерами приведён в таблице. Наибольшей скоростью перемещения обладают океанские плиты; так тихоокеанская плитадвижется со скоростью 52-69 мм в год. Самая низкая скорость уевразийской плиты– 21 мм в год.

Мантия – это силикатнаяоболочка Земли, сложенная преимущественнопородами, состоящими из силикатовмагния,железа,кальцияи др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхностиземную кору. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83% всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5-70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличениемдавленияв веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотнуюструктуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров.

Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору.

Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформацииминералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см.тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции.

Ядро – центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся подмантиейи, предположительно, состоящая изжелезо-никелевогосплава с примесью другихсидерофильных элементов. Глубина залегания – 2900 км. Средний радиус сферы – 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000   С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа.

Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8% поверхности планеты покрыто водой (в том числе континентальные шельфы). Подводная поверхность гористая, включает системусрединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы,океанические желоба,подводные каньоны,океанические платоиабиссальные равнины. Оставшиеся 29,2%, непокрытые водой, включаютгоры,пустыни,равнины,плоскогорьяи др.

В течение геологических периодов, поверхность планеты, из-за тектонических процессов и эрозии, постоянно изменяется. Рельеф тектонических плит формируется под воздействием выветривания, которое является следствиемосадков, колебаний температур, химических воздействий.Ледники,береговая эрозия, образованиекоралловых рифов, столкновения с крупными метеоритами также влияют на изменение земной поверхности.

При перемещении континентальных плит по планете, океаническое дно погружаетсяпод их надвигающиеся края. В то же время, поднимающееся из глубин вещество мантии, создаётдивергентную границунасрединно-океанических хребтах. Совместно эти два процесса приводят к постоянному обновлению материала океанической плиты.

Возраст большей части океанского дна меньше 100 млн. лет. Древнейшая океаническая плита расположена в западной части Тихого океана, а её возраст составляет примерно 200 млн. лет. Для сравнения, возраст старейших ископаемых, найденных на суше, достигает порядка 3 млрд. лет.

Континентальные плиты состоят из материала с низкой плотностью, такого как вулканическиегранитиандезит. Менее распространёнбазальт– плотная вулканическая порода, являющаяся основной составляющей океанического дна. Примерно 75% поверхности материков покрытоосадочными породами, хотя эти породы составляют примерно 5% земной коры. Третьими по распространённости на Земле породами являютсяметаморфические горные породы, сформировавшиеся в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под действием высокого давления, высокой температуры или того и другого одновременно. Самые широко распространённыесиликатына поверхности Земли – этокварц,полевой шпат,амфибол,слюда,пироксениоливин;карбонаты–кальцит(визвестняке),арагонитидоломит.

Педосфера представляет собой самый верхний слой литосферы, включает почвуи процессыпочвообразования. Она находится на границе между литосферой, атмосферой, гидросферой. На сегодня общая площадь культивируемых земель составляет 13,31 % поверхности суши, из которых лишь 4,71 % постоянно заняты сельскохозяйственными культурами. Примерно 40 % земной суши сегодня используется для пахотных угодьев и пастбищ, это примерно 1,3×107 км² пахотных земель и 3,4×107 км² пастбищ.

Гидросфера – совокупность всех водныхзапасов Земли. Большая часть воды сосредоточена вокеане, значительно меньше – в континентальнойречнойсети иподземных водах. Также большие запасы воды имеются ватмосфере, в видеоблакови водяного пара. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виделедников,снежного покрова, и ввечной мерзлоте, слагаякриосферу.

Атмосфера – газовая оболочка, окружающая планету Земля. Атмосфера определяетпогодуна поверхности Земли.

Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-,гидро-и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Из-за наклона оси Земли, высота Солнца над горизонтомв течение года изменяется. Для наблюдателя в северных широтах, когда Cеверный полюс наклонён к Солнцу, светлое время суток длится дольше и Солнце в небе находится выше. Это приводит к более высоким средним температурам воздуха. Когда Северный полюс отклоняется в противоположную от Солнца сторону, всё становится наоборот и климат делается холоднее. За Севернымполярным кругомв это время бываетполярная ночь, которая на широте Северногополярного кругадлится почти двое суток (солнце не восходит в день зимнего солнцестояния), достигая на Северном полюсе полугода.

Эти изменения климата приводят к смене времён года. Четыре сезона определяютсясолнцестояниями– моменты, когда земная ось максимально наклонена по направлению к Солнцу либо от Солнца – иравноденствиями. Зимнее солнцестояние происходит примерно21 декабря, летнее – примерно21 июня, весеннее равноденствие – приблизительно20 марта, а осеннее –23 сентября. Наклон земной оси в южном полушарии противоположен наклону в северном. Таким образом, когда в северном полушарии лето, то в южном – зима, и наоборот (хотя месяцы называются одинаково, то есть, например,февральв северном полушарии это последний месяц зимы и самый холодный месяц; в южном же – последний месяц лета, он же – самый тёплый).

Полюсы Земли перемещаются относительно её поверхности на несколько метров. Такое движение полюсовимеет разнообразные, циклические составляющие, которые вместе называютсяквазипериодическим движением. В дополнение к годичным компонентам этого движения, существует 14-месячный цикл, именуемыйчандлеровским движением полюсовЗемли. Скорость вращения Земли также не постоянна, что отражается в изменении продолжительности суток.

В настоящее время, перигелийЗемли приходится примерно на3 января, аафелий– примерно на4 июля. Из-за изменения расстояния между Землёй и Солнцем, в перигелии количество солнечной энергии, достигающей Землю, на 6,9% больше, чем в афелии. Так как южное полушарие наклонено в сторону Солнца примерно в то же время, когда Земля находится ближе всего к Солнцу, то в течение года оно получает немного больше солнечной энергии, чем северное. Однако, этот эффект значительно менее значим, чем изменение полной энергии обусловленное наклоном земной оси, и, кроме того, бо́льшая часть избыточной энергии поглощается бо́льшим количеством воды южного полушария.

Для Земли радиус сферы Хилла(сфера влияния земнойгравитации) равен примерно 1,5 млн. км. Это максимальное расстояние, на котором влияние гравитации Земли больше, чем влияние гравитаций других планет и Солнца.